Zusammenfassung - Direkte numerische Simulationen des supersonischen Taylor--Green-Vortex mittels der Boltzmann-Gleichung

Direkte numerische Simulationen des supersonischen Taylor--Green-Vortex mittels der Boltzmann-Gleichung

2025-07-09 18:37:54

{"Tarik Dzanic","Will Trojak","Luigi Martinelli"}

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Diese Studie untersucht die Dynamik der kompressiblen Turbulenz durch die Lösung der Boltzmann-Gleichung für den dreidimensionalen kompressiblen Taylor–Green-Vortex. Ziel ist es, die Beziehung zwischen molekularen Phänomenen und makroskopischem turbulentem Strömungsverhalten zu verstehen. Die Forschung zeigt eine starke Korrelation zwischen der Kullback–Leibler-Divergenz der Verteilungsfunktion und ihrem lokalen Gleichgewichtszustand, dem so genannten relativen Entropiefunktionalen, sowie den makroskopischen viskosen Verdunstungsraten. Dies suggests, dass die relative Entropie, ein Maß für den nicht-gleichgewichtigen Zustand, als nützlicher Ersatz für die Dissipation der turbulenten kinetischen Energie dienen könnte. Eine weitere Entdeckung ist, dass unter räumlicher Mittelung/Filterung auf die Verteilungsfunktion die subgrid-scale relative Entropie in stark qualitativer Übereinstimmung mit der subgrid-scale Verdunstung bleibt. Dies bedeutet, dass die subgrid-scale relative Entropie potenziell als Ersatzmodell für die subgrid-scale Verdunstung dienen könnte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die relative Entropie, eine rein kinetische und lokal berechenbare Größe, als nützliches Werkzeug für die Modellierung sowohl makroskopischer als auch kinetischer subgrid-scale Größen in kompressibler Turbulenz dienen könnte. Dies hat potenzielle Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Schließungsmodelle für kompressible Turbulenz.